EP0806280B1 - Vorrichtung und Anlage zur Aufbereitung von Kunststoffgut - Google Patents

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EP0806280B1
EP0806280B1 EP19970890072 EP97890072A EP0806280B1 EP 0806280 B1 EP0806280 B1 EP 0806280B1 EP 19970890072 EP19970890072 EP 19970890072 EP 97890072 A EP97890072 A EP 97890072A EP 0806280 B1 EP0806280 B1 EP 0806280B1
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EP
European Patent Office
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screw
extruder
plastic material
screws
aperture
Prior art date
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EP19970890072
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EP0806280A3 (de
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Franz Starlinger Huemer
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Starlinger and Co GmbH
Original Assignee
Starlinger and Co GmbH
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Publication of EP0806280A3 publication Critical patent/EP0806280A3/de
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/62—Plastics recycling; Rubber recycling

Definitions

  • the invention relates to a device for processing, in particular thermoplastic, plastic material, consisting of a container with a Loading opening for feeding plastic goods and a discharge opening for processed plastic material for connection to a downstream extruder with front or jacket-side filling opening.
  • a known device for processing plastic material In a known device for processing plastic material, the processing plastic parts thrown from above into a receptacle in which a comminution organ rotates and washing liquid is supplied at the same time. At the end of the washing process and the washing liquid has run out Restraining the plastic parts in the container, the shredding device continues to rotate, until the plastic parts are compacted and agglomerated. After that it will solidified agglomerate via an outlet connection provided near the ground carried out.
  • the disadvantage of this device is the complicated and operation-intensive procedures and the discontinuous mode of operation, which none allows satisfactory material throughput. In addition, the Compaction takes considerable time.
  • devices for processing plastic goods consisting of standing, top-loading receptacles in which at least one in Comminution and mixing element arranged near the ground and equipped with knives, rotates about the container axis, the receiving container at the level of Shredding member has a jacket opening that is tangent to the Receiving container arranged, connected directly to the container Screw extruder is connected.
  • the tangential connection of the Screw extruder can also be radial or secant in the Open the receptacle.
  • the disadvantage of the aforementioned embodiments is that inadequate stuffing effect of the size reduction device on the extruder, which leads to that the extruder receives too little or no plastic material and therefore the Extruder screw runs through empty.
  • DE-A-1 142 840 describes a device for processing of plastic goods according to the introductory part of claim 1 known.
  • the invention has for its object an improved device for Preparation of, in particular thermoplastic, plastic material to provide at the remedy for the disadvantages of the prior art is created.
  • the present invention provides a plastic processing device that includes a Solution of the problem of bridging the plastic goods in the receptacle offers and the sufficient tamping effect and satisfactory material supply offers a downstream extruder, with different packing densities and material compositions of the plastic feed material are processed can.
  • thermoplastic, plastic material consisting of a container with a Loading opening for feeding plastic goods and a discharge opening for processed plastic material for connection to a downstream extruder with front or shell-side filling opening, at least in the container a first snail with a core and helix formed on it at least partially arranged within at least one second, hollow screw is whose helix is on the inner wall of a hollow snail body is formed, both screws are rotatably driven such that they Promote plastic material to the discharge opening of the container and leave the free space reduced between the two screws to the discharge opening of the container.
  • Snail which are also referred to below as stuffing snails, is the Bridging of the plastic material outside the screw range by constant Keeping in motion prevented, resulting in adequate compression and regular supply of the material to the downstream extruder is guaranteed.
  • an inner snail is surrounded by an outer snail
  • the lengths of external and internal screws do not have to be the same, but it can be a snail on one or two sides protrude beyond the other snail.
  • the direction of conveyance of external and internal screws is in the direction of Discharge opening of the container. This can be done either by the two Have snails in the same direction, and are rotatable in the same direction or but in that the two screws have opposite screw flights and are rotatable in opposite directions.
  • the Containers in every position between the horizontal and the vertical to arrange, which in turn means that the conveying directions of the two Snails at any angle between the horizontal and the down pointing perpendicular.
  • the preparation device becomes the feed material designed that the axes of rotation of the inner and outer screw either collapse or form an acute angle with each other or parallel and in Distance from each other.
  • FIG rotatable part of the container the body of the outer screw, being at its Inner wall of the helix is formed.
  • a rigid container part is provided on the inner wall, preferably spiral grooves are formed. The grooves prevent that the compacted plastic material rotates with the stuffing augers, causing the Funding would be reduced.
  • the inner screw runs core progressively towards the discharge opening or theirs The depth of the passage is reduced and / or its slope is reduced.
  • An embodiment of the serves the same purpose of supporting the compacting Invention, wherein the inner wall of the body of the outer screw to the discharge opening towards conical and or or the depth of the outer screw in the Course changed from the loading opening to the discharge opening.
  • the aisle depth can increase continuously, for example, but one is preferred Design in which the flight depth of the outer worm in the course of the Feed opening to discharge opening first increased and then again decreased.
  • the rotational speed of the outer and / or the inner Auger regulated depending on the current consumption of their respective drive motor be, with an increased current consumption a decrease in Rotation speed and vice versa.
  • the Plastic feed rate to the loading opening of the device depending on the Current consumption of the drive motor of the outer and / or the inner worm and or or a downstream extruder screw regulated, an increased Current consumption leads to a reduction in the supply rate and vice versa.
  • the Plastic feed rate is determined by varying the speed of one motorized feeder, e.g. a conveyor belt or a screw conveyor, regulated.
  • the plastic material processing device be connected to a downstream extruder that the inner screw coaxial with the screw of the downstream extruder is coupled. This enables a simplified construction of the system that goes even further can be simplified if the inner screw integrally with the screw of the downstream extruder is formed.
  • Downstream extruder can be provided that this in the feed area has grooved bushing, the grooves further in the conveying direction converge conically and / or decrease their depth.
  • the invention also includes a system consisting of an inventive Device for processing, in particular thermoplastic, plastic material, the with a twin-screw extruder rotating in the same direction or in the opposite direction Extruder screws is interconnected.
  • the choice of the direction of rotation depends on used plastic material. In general use cases opposite direction of rotation preferred.
  • Direction of rotation becomes an improvement who prefers kneading and mixing properties for certain plastics.
  • the invention further comprises a system consisting of at least two Devices for processing plastic material with a downstream Extruders are connected, the devices for processing plastic material are arranged in the feed area of the extruder around a part of the screw circumference. This enables loading from several sides, making the individual Processing devices can be made smaller.
  • the invention comprises a system consisting of at least two Devices for processing, in particular thermoplastic, plastic material, which are interconnected with an extruder, the devices for Processing of plastic goods one after the other in the direction of conveyance of the extruder screw are arranged. In this way it can be ensured that the extruder run is stuffed with plastic material over its entire length.
  • FIG. 1 shows a first Embodiment of the device for processing plastic material in longitudinal section
  • 2 shows a cross section along line A - A of FIG. 1
  • FIG. 3a shows an enlarged detail B.
  • Figures 3b and 3c cross-sectional views of two variants of the Downstream extruder according to the invention according to line C - C in Figure 1
  • 4 shows a second embodiment of the invention in longitudinal section
  • FIG Device for processing plastic material according to the invention shown.
  • the device consists of a receptacle, generally designated 1 a truncated cone-shaped, rotatable container part 2, the 14 in multiple by bearings a mounting frame 11 is rotatably mounted, a loading opening 3 for to be processed plastic material, and a fixed container part 5, which to the rotatable container part 2 is adjacent and a discharge opening 6 is limited.
  • a spiral screw 4 is arranged on the inner wall of the rotatable container part 2, whereby the container part 2 acting as a hollow screw body together with the Helix 4 forms an outer stuffing screw.
  • This snail is made by one Drive 13 driven in the direction of arrow 10, whereby in the container Plastic material is conveyed towards the discharge opening 6.
  • the outer snail surrounds an inner screw, consisting of a cylindrical screw body 7 with screw helix 8 mounted thereon, which is driven by a drive 12 in Arrow direction 9 is rotated and thus plastic material in the direction of the discharge opening 6 promotes.
  • the axes of rotation of the outer and inner screws coincide.
  • the Operation of the device is such that through the loading opening imported material, which can consist of various plastic waste, is conveyed through the two screws to the discharge opening, whereby through the steadily reducing free space between the screws a considerable compression of the plastic goods with accompanying agglomeration due to the resulting Heat is achieved.
  • the frustoconical container design proves to be advantageous because they have a very large volume in the loading area for the mostly very offers loosely packed plastic waste, which increases with increasing compaction decreased.
  • the pre-compressed plastic material finally gets into the fixed one Container part 5 with the discharge opening 6.
  • the fixed container part 5 is designed as a grooved bush, as best in the Sectional view of Figure 2 can be seen.
  • the inner wall of the container part 5 faces winding webs 16, between which grooves 15 are defined.
  • the bridges can have a conical shape.
  • the grooves have a pushing effect achieved the material and prevented it from rotating in a circle.
  • the extruder 17 can be an extruder with a single screw 19 act as shown in Fig.3b, which is a cross section along line C - C in Fig.1 shows, where the screw can be conical, or alternatively - as in Fig.3c also shown in cross section along line C - C in Fig.1 - by one Double extruder 17 with two screws 19.
  • the direction of rotation of the two screws can either be opposite, as by the two thick arrows in the snail's body shown, or in the same direction, in order to be better with certain plastics To achieve mixing or kneading. The latter case is due to the thin Arrows symbolized below the extruder.
  • FIGS. 4, 5 and 6. A second embodiment of the invention is shown in FIGS. 4, 5 and 6. in the The difference to the first embodiment is the one according to the invention Plastic processing device coaxial with the downstream extruder 17 connected, the inner stuffing screw of the device being integral with the Extruder screw 19 is formed, namely as a section 19 'of this extruder screw.
  • This embodiment offers the advantage of a simpler structure and the elimination of its own drive unit for the inner stuffing screw.
  • the container is in the arranged substantially horizontally what the device of the invention known prior art differs.
  • the remaining parts of the invention Devices are identical in construction or similar to the first embodiment and are therefore provided with the same reference numerals. On a repeated description of this Parts can be omitted; rather, reference is made to the detailed description above referred.
  • the stuffing screw 19 is not cut all the way to its upstream end, but rather there merges into a cylindrical shaft.
  • the outer screw 4 protrudes beyond the inner screw at the back and initially transports the feed Plastic goods only in the direction of the discharge opening.
  • FIGS A third embodiment of the invention is described in FIGS is similar to the second embodiment, with the difference that the loading on Center of the base of the container 2 is that the turn with the screw 19 "of Downstream extruder 17 'integrally formed inner stuffing screw 19' Device is only slightly exceeded by the outer screw and that the Extruder 17 'is provided with a shell-side melt outlet opening, which requires that the extruder screw in its end region with a counter-rotating Helix is provided, which goes beyond the exit area Returns material. Since the compressed plastic material in the extruder is one exerts a certain lubricating effect, it is particularly important in this embodiment that the extruder is always filled with plastic material, for which the device according to the invention contrary to the state of the art. At most, several can Plastic processing devices according to the invention with an extruder can be combined to ensure sufficient material supply. The remaining Parts of this embodiment are essentially identical to the above Embodiments, which is why a repetitive description is omitted can.
  • the outer Stuffing screw always coaxial with the inner stuffing screw.
  • the inner wall of which is the outer screw helix 4 ' connects the axis of rotation of the inner stuffing screw 19 ', which is formed in one piece with the extruder screw 19, an acute angle, the lower generatrix of the container part 2 'parallel to The axis of rotation of the screw 19 'runs.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut, bestehend aus einem Behälter mit einer Beschickungsöffnung zur Zuführung von Kunststoffgut und einer Austragsöffnung für aufbereitetes Kunststoffgut zum Anschluß an einen nachgeschalteten Extruder mit stirn- oder mantelseitiger Füllöffnung.
Vorrichtungen zum Aufbereiten von Kunststoffgut, das als Abfall aus der Kunststoffverarbeitung anfällt, sind bekannt. Die Schwierigkeiten bei der Aufbereitung dieser Kunststoffabfälle liegen unter anderem darin, daß die Packungsdichte, die Qualität und die Materialzusammensetzung des Kunststoffgutes in weiten Bereichen variieren kann, wodurch die gleichmäßige Verdichtung und Weiterverarbeitung bzw. der Weitertransport zu einem Extruder oder dergl. erschwert wird.
Bei einer bekannten Vorrichtung zur Aufbereitung von Kunststoffgut werden die zu verarbeitenden Kunststoffteile von oben in einen Aufnahmebehälter geworfen, in dem sich ein Zerkleinerungsorgan dreht und gleichzeitig Waschflüssigkeit zugeführt wird. Nach Beendigung des Waschvorgangs und Ablauf der Waschflüssigkeit unter Zurückhaltung der Kunststoffteile im Behälter dreht sich das Zerkleinerungsorgan weiter, bis eine Verdichtung und Agglomeration der Kunststoffteile erfolgt. Danach wird das verfestigte Agglomerat über einen in Bodennähe vorgesehenen Auslaßstutzen ausgetragen. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist das komplizierte und bedienungsaufwendige Verfahren sowie die diskontinuierliche Arbeitsweise, die keinen zufriedenstellenden Materialdurchsatz zuläßt. Darüber hinaus nimmt auch die Verdichtung beträchtliche Zeit in Anspruch.
Ferner ist bekannt, Kunststoffgut in einer Mühle zu zerkleinern und in einen Silo zu fördern, aus dem dann das zerkleinerte Gut über ein Stopfwerk einem Extruder zugeführt wird. Hier ergibt sich ein hoher bautechnischer Aufwand und ein ungünstiger thermischer Wirkungsgrad, weil bei der Zerkleinerung in der Mühle entstehende Wärme ungenutzt bleibt.
Weiters sind Vorrichtungen zum Aufbereiten von Kunststoffgut bekannt, bestehend aus stehenden, von oben beschickbaren Aufnahmebehältern, in denen wenigstens ein in Bodennähe angeordnetes Zerkleinerungs- und Mischorgan, das mit Messern bestückt ist, um die Behälterachse rotiert, wobei der Aufnahmebehälter in Höhe des Zerkleinerungsorgans eine Mantelöffnung aufweist, die mit einem tangential zum Aufnahmebehälter angeordneten, unmittelbar an den Behälter angeschlossenen Schneckenextruder in Verbindung steht. Alternativ zum tangentialen Anschluß des Schneckenextruders kann dieser auch radial oder sekantenförmig in den Aufnahmebehälter münden. Nachteilig bei den vorgenannten Ausführungsformen ist die mangelhafte Stopfwirkung des Zerkleinerungsorgans an den Extruder, die dazu führt, daß der Extruder zuwenig oder gar kein Kunststoffgut erhält und daher die Extruderschnecke leer durchläuft. Ein weiteres Problem dieser Vorrichtungen besteht darin, daß das zugeführte Kunststoffgut aufgrund der Wärmeeinwirkung zur Brückenbildung neigt, das heißt, daß das Kunststoffgut außerhalb der Reichweite des Zerkleinerungsorgans agglomeriert und einen Tunnel bildet, in dem das Zerkleinerungsorgan im Leerlauf rotiert, ohne daß ihm weiteres Kunststoffgut zugeführt werden kann. Somit ist auch bei diesen Vorrichtungen nach dem Stand der Technik der Mengendurchsatz an aufbereitetem Kunststoff gering und eine oftmalige Wartung nötig. Die erwähnten großen Unterschiede in der Packungsdichte des Beschickungsmaterials erschweren zusätzlich den wirtschaftlichen Einsatz der bekannten Vorrichtung.
Weiterhin ist aus dem DE-A-1 142 840 eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Kunststoffgut gemäß dem einleitenden Teil des Anspruchs 1 bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut bereitzustellen, bei der Abhilfe für die Nachteile des Standes der Technik geschaffen wird. Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung eine Kunststoffaufbereitungsvorrichtung bereit, die eine Lösung des Problems der Brückenbildung des Kunststoffguts im Aufnahmebehälter bietet und die ausreichende Stopfwirkung und zufriedenstellende Materialzufuhr zu einem nachgeschalteten Extruder bietet, wobei auch unterschiedlichste Packungsdichten und Materialzusammensetzungen des Kunststoff-Beschickungsgutes verarbeitet werden können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut, bestehend aus einem Behälter mit einer Beschickungsöffnung zur Zuführung von Kunststoffgut und einer Austragsöffnung für aufbereitetes Kunststoffgut zum Anschluß an einen nachgeschalteten Extruder mit stirn- oder mantelseitiger Füllöffnung wobei im Behälter zumindest eine erste Schnecke mit einem Kern und darauf ausgebildeter Schneckenwendel wenigstens teilweise innerhalb mindestens einer zweiten, hohlen Schnecke angeordnet ist, deren Schneckenwendel an der Innenwand eines hohlen Schneckenkörpers ausgebildet ist, wobei beide Schnecken solcherart drehbar antreibbar sind, daß sie Kunststoffgut zur Austragsöffnung des Behälters fördern und wobei sich der Freiraum zwischen den beiden Schnecken zur Austragsöffnung des Behälters hin verringert.
Durch diese erfindungsgemäße Ineinander-Verschachtelung von innerer und äußerer Schnecke, die im folgenden auch als Stopfschnecken bezeichnet werden, wird die Brückenbildung des Kunststoffguts außerhalb der Schneckenreichweite durch ständiges In-Bewegung-halten unterbunden, wodurch eine ausreichende Verdichtung und regelmäßige Zufuhr des Materials zum nachgeschalteten Extruder gewährleistet ist.
In der Regel wird dabei eine innere Schnecke von einer äußeren Schnecke umgeben, doch gibt es auch Anwendungsfälle, bei denen mehrere, parallel oder in spitzem Winkel zueinander liegende, ineinandergreifende oder nicht ineinandergreifende Innenschnecken von einer äußeren Schnecke umgeben werden oder mehrere, hintereinander angeordnete, insbesondere mit unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten angetriebene Außenschnecken eine oder mehrere Innenschnecke umgeben. In bestimmten Fällen kann es auch zweckmäßig sein, um eine erste Außenschnecke herum eine zweite Außenschnecke anzuordnen, d.h. einen mehrschaligen Aufbau vorzusehen. Die Längen von Außen- und Innenschnecken müssen nicht gleich sein, sondern es kann die eine Schnecke einseitig oder zweiseitig über die andere Schnecke hinausragen.
Die Förderrichtung von Außen- und Innenschnecken erfolgt jeweils in Richtung zur Austragsöffnung des Behälters. Dies kann entweder dadurch erfolgen, daß die beiden Schnecken gleichsinnige Schneckengänge aufweisen und gleichsinnig drehbar sind oder aber dadurch, daß die beiden Schnecken gegensinnige Schneckengänge aufweisen und gegensinnig drehbar sind.
Im Gegensatz zu den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen stets ein stehender Aufnahmebehälter zum Einsatz kam, ist es erfindungsgemäß möglich, den Aufnahmebehälter in jeder Lage zwischen der Waagrechten und der Senkrechten anzuordnen, was wiederum zur Folge hat, daß die Förderrichtungen der beiden Schnecken in einem beliebigen Winkel zwischen der Waagrechten und der nach unten weisenden Lotrechten liegen können.
In Abhängigkeit der jeweiligen Anwendung und des verwendeten Beschickungsmaterials wird die erfindungsgemäße Aufbereitungsvorrichtung so ausgestaltet, daß die Drehachsen von Innen- und Außenschnecke entweder zusammenfallen oder miteinander einen spitzen Winkel bilden oder parallel und im Abstand zueinander verlaufen.
In einer die Herstellung der Vorrichtung vereinfachende Ausführungsform bildet ein drehbarer Teil des Behälters den Körper der äußeren Schnecke, wobei an dessen Innenwand die Schneckenwendel ausgebildet ist.
Zur Verbesserung der Stopfwirkung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorgesehen sein, daß zwischen dem erwähnten drehbaren Behälterteil und der Austragsöffnung ein starrer Behälterteil vorgesehen ist, an dessen Innenwand, vorzugsweise gewundene, Nuten ausgebildet sind. Die Nuten verhindern dabei, daß sich das kompaktierte Kunststoffgut mit den Stopfschnecken mitdreht, wodurch die Förderleistung verringert würde.
Die Wirkung dieser Nuten kann verstärkt werden, indem sie zur Austragsöffnung hin konisch zusammenlaufen und bzw. oder sich die Nuttiefe zur Austragsöffnung hin verringert.
Da das Kunststoffgut im Verlauf von der Beschickungsöffnung zur Austragsöffnung des Aufnahmebehälters hin kontinuierlich verdichtet wird, wobei oftmals eine Kompaktierung um den Faktor 30 und darüber verlangt wird, kann es zweckmäßig sein, daß die innere Schnecke zur Austragsöffnung hin kernprogressiv verläuft bzw. sich ihre Gangtiefe verringert und bzw. oder sich ihre Steigung verringert.
Demselben Zweck der Unterstützung der Kompaktierung dient eine Ausgestaltung der Erfindung, worin die Innenwand des Körpers der äußeren Schnecke zur Austragsöffnung hin konisch zusammenläuft und bzw. oder sich die Gangtiefe der äußeren Schnecke im Verlauf von der Beschickungsöffnung zur Austragsöffnung verändert. Die Gangtiefe kann sich dabei beispielsweise kontinuierlich erhöhen, bevorzugt wird jedoch eine Ausgestaltung, bei der sich die Gangtiefe der äußeren Schnecke im Verlauf von der Beschickungsöffnung zur Austragsöffnung zunächst erhöht und anschließend wieder verringert.
Aus der momentanen Stromaufnahme der Antriebsmotoren der äußeren und inneren Schnecken bzw. der Schnecke eines nachgeschalteten Extruders läßt sich detektieren, wieviel Kunststoffgut sich im Aufnahmebehälter befindet bzw. dem Extruder zugeführt wird, wobei zu beachten ist, daß ein Motor mehrere oder alle im Einsatz stehenden Schnecken antreiben kann. Dieser Wert der Stromaufnahme kann für eine Regelung der Materialzufuhr bzw. des Materialdurchsatzes verwendet werden. Erfindungsgemäß wird diese Regelung in einer ersten Ausgestaltung realisiert, indem die Drehgeschwindigkeit der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Motors einer nachgeschalteten Extruderschnecke regelbar ist, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit und vice versa zur Folge hat.
Alternativ dazu kann die Drehgeschwindigkeit der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke in Abhängigkeit der Stromaufnahme ihres jeweiligen Antriebsmotors geregelt werden, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit und vice versa zur Folge hat.
Bei wiederum einer anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die Kunststoffgutzufuhrrate zur Beschickungsöffnung der Vorrichtung in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Antriebsmotors der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke und bzw. oder einer nachgeschalteten Extruderschnecke geregelt, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Zufuhrrate und vice versa zur Folge hat. Die Kunststoffgutzufuhrrate wird dabei durch Variieren der Geschwindigkeit einer motorgetriebenen Zuführvorrichtung, z.B. ein Förderband oder eine Förderschnecke, geregelt.
In einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung kann die Kunststoffgut-Aufbereitungsvorrichtung so mit einem nachgeschalteten Extruder verbunden werden, daß die innere Schnecke koaxial mit der Schnecke des nachgeschalteten Extruders gekoppelt ist. Dies ermöglicht einen vereinfachten Aufbau der Anlage, der noch weiter vereinfacht werden kann, wenn die innere Schnecke einstückig mit der Schnecke des nachgeschalteten Extruders ausgebildet ist.
Wird die innere Schnecke der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer Extruderschnecke zusammengeschlossen, so erweist es sich als günstig, wenn die kombinierte Anordnung aus innerer Schnecke und Extruderschnecke zur Düsenöffnung des Extruders hin kernprogressiv verläuft bzw. sich ihre Gangtiefe verringert und bzw. oder sich ihre Steigung verringert.
Zur Verbesserung des Materialeinzugs eines der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgeschalteten Extruders kann vorgesehen sein, daß dieser im Einzugsbereich eine mit Nuten versehene Buchse aufweist, wobei weiters die Nuten in Förderrichtung konisch zusammenlaufen und bzw. oder sich ihre Tiefe verringern.
Die Erfindung umfaßt auch eine Anlage, bestehend aus einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut, die mit einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig oder gegensinnig drehenden Extruderschnecken zusammengeschaltet ist. Dabei hängt die Wahl des Drehsinns vom verwendeten Kunststoffmaterial ab. In allgemeinen Anwendungsfällen wird die gegensinnige Drehrichtung bevorzugt. Gleichsinniger Drehsinn wird zur Verbesserung der Knet- und Durchmischeigenschaften bei bestimmten Kunststoffen bevorzugt.
Die Erfindung umfaßt weiters eine Anlage, bestehend aus mindestens zwei Vorrichtungen zur Aufbereitung von Kunststoffgut, die mit einem nachgeschalteten Extruder verbunden sind, wobei die Vorrichtungen zur Aufbereitung von Kunststoffgut im Einzugsbereich des Extruders um einen Teil des Schneckenumfangs angeordnet sind. Dies ermöglicht eine Beschickung von mehreren Seiten, wodurch die einzelnen Aufbereitungsvorrichtungen kleiner ausgeführt sein können.
Weiters umfaßt die Erfindung eine Anlage, bestehend aus mindestens zwei Vorrichtungen zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut, die mit einem Extruder zusammengeschaltet sind, wobei die Vorrichtungen zur Aufbereitung von Kunststoffgut hintereinander in Förderrichtung der Extruderschnecke angeordnet sind. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß der Extrudergang über seine gesamte Länge mit Kunststoffgut vollgestopft ist.
Die Erfindung wird nun an Hand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen Fig.1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung zur Aufbereitung von Kunststoffgut im Längsschnitt, Fig.2 einen Querschnitt entlang Linie A - A von Fig.1, Fig.3a ein vergrößertes Detail B aus Fig.1, Figuren 3b und 3c Querschnittsansichten von zwei Varianten des der erfindungsgemäßen Vorrichtung nachgeschalteten Extruders gemäß Linie C - C in Fig.1, Fig.4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt, die Figuren 5 und 6 Querschnittsansichten entlang der Linien A - A bzw. B - B von Fig.4, Fig.7 eine dritte Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt, die Figuren 8 und 9 Querschnittsansichten entlang der Linien A - A bzw. B - B von Fig.4, Fig.10 eine vierte Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt und Fig.11 einen Querschnitt entlang Linie A - A von Fig.10.
Zuerst auf Fig.1 Bezug nehmend, ist darin eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufbereitung von Kunststoffgut dargestellt. Die Vorrichtung besteht aus einem allgemein mit 1 bezeichneten Aufnahmebehälter mit einem kegelstumpfförmigen, drehbaren Behälterteil 2, der durch Lager 14 mehrfach in einem Montagerahmen 11 drehbar gelagert ist, einer Beschickungsöffnung 3 für aufzubereitendes Kunststoffgut, sowie einem feststehenden Behälterteil 5, der an den drehbaren Behälterteil 2 angrenzt und eine Austragsöffnung 6 begrenzt. An der Innenwand des drehbaren Behälterteils 2 ist eine Schneckenwendel 4 angeordnet, wodurch der als hohler Schneckenkörper fungierende Behälterteil 2 gemeinsam mit der Schneckenwendel 4 eine äußere Stopfschnecke bildet. Diese Schnecke wird von einem Antrieb 13 in Richtung des Pfeils 10 angetrieben, wodurch im Behälter befindliches Kunststoffgut in Richtung zur Austragsöffnung 6 gefördert wird. Die äußere Schnecke umgibt eine innere Schnecke, bestehend aus einem zylindrischen Schneckenkörper 7 mit darauf angebrachter Schneckenwendel 8, die durch einen Antrieb 12 in Pfeilrichtung 9 gedreht wird und somit Kunststoffgut in Richtung zur Austragsöffnung 6 fördert. Die Drehachsen der äußeren und der inneren Schnecke fallen zusammen. Die Funktionsweise der Vorrichtung ist so, daß durch die Beschickungsöffnung eingebrachtes Material, das aus verschiedensten Kunststoffabfällen bestehen kann, durch die beiden Schnecken zur Austragsöffnung befördert wird, wobei durch den sich stetig verringernden Freiraum zwischen den Schnecken eine beträchtliche Verdichtung des Kunststoffgutes mit einhergehender Agglomerierung aufgrund der entstehenden Wärme erzielt wird. Die kegelstumpfförmige Behältergestaltung erweist sich dabei als vorteilhaft, da sie im Beschickungsbereich ein sehr großes Volumen für die meist sehr locker gepackten Kunststoffabfälle bietet, das sich mit zunehmender Verdichtung stetig verringert. Das vorverdichtete Kunststoffgut gelangt schließlich in den feststehenden Behälterteil 5 mit der Austragsöffnung 6. In diese Austragsöffnung ragt die innere Stopfschnecke 7,8. Um die Stopfwirkung in der Austragsöffnung zu verbessern und um zu verhindern, daß sich das darin befindliche Material gemeinsam mit der Schnecke dreht, ist der feststehende Behälterteil 5 als Nutbuchse ausgeführt, wie am besten in der Schnittdarstellung von Fig.2 zu sehen. Die Innenwand des Behälterteils 5 weist dabei gewundene Stege 16 auf, zwischen denen Nuten 15 definiert sind. Die Stege können einen konischen Verlauf aufweisen. Durch die Nuten wird eine schiebende Wirkung auf das Material erzielt und ein im Kreis drehen desselben verhindert.
Mit der Austragsöffnung 6 ist der Einzugsbereich eines nachgeschalteten Extruders 17 verbunden, der aus einem hohlzylindrischen Gehäuse 18 und darin drehbar gelagerter Extruderschnecke 19 besteht. Die Verbindung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Extruder ist besonders gut in den Figuren 2 und 3a zu erkennen, aus denen ersichtlich ist, daß die Extruderschnecke 19 im rechten Winkel zur Stopfschnecke 7,8 verläuft und die Stopfschnecke knapp darüber endet. In Fig.2 bezeichnet wieder Pfeil 9 die Drehrichtung der Schnecke 7,8. Um bereits im Einzugsbereich eine weitere Verdichtung bzw. Plastifizierung des zugeführten Kunststoffguts zu erzielen, ist der Extruder mit einer konischen Nutbuchse 20 am Einzug versehen. Außerdem ist die Extruderschnecke 19 kernprogressiv ausgebildet, d.h. der Kerndurchmesser vergrößert sich allmählich ausgehend vom Einzugsbereich.
Beim Extruder 17 kann es sich um einen Extruder mit einer einzelnen Schnecke 19 handeln, wie in Fig.3b dargestellt, die einen Querschnitt entlang Linie C - C in Fig.1 zeigt, wobei die Schnecke konisch gestaltet sein kann, oder alternativ dazu - wie in Fig.3c ebenfalls im Querschnitt entlang Linie C - C in Fig.1 dargestellt - um einen Doppelextruder 17 mit zwei Schnecken 19. Die Drehrichtung der beiden Schnecken kann entweder gegensinnig sein, wie durch die zwei dicken Pfeile im Schneckenkörper gezeigt, oder aber gleichsinnig, um bei bestimmten Kunststoffen eine bessere Durchmischung bzw. Knetung zu erzielen. Der letztere Fall wird durch die dünnen Pfeile unterhalb des Extruders symbolisiert.
In den Figuren 4, 5 und 6 ist eine zweite Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Unterschied zur ersten Ausführung ist dabei die erfindungsgemäße Kunststoffaufbereitungsvorrichtung koaxial mit dem nachgeschalteten Extruder 17 verbunden, wobei die innere Stopfschnecke der Vorrichtung einstückig mit der Extruderschnecke 19 ausgebildet ist, nämlich als Abschnitt 19' dieser Extruderschnecke. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil eines einfacheren Aufbaus sowie den Entfall eines eigenen Antriebsaggregats für die innere Stopfschnecke. Der Behälter ist im wesentlichen waagrecht angeordnet, was die erfindungsgemäße Vorrichtung vom bekannten Stand der Technik unterscheidet. Die übrigen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind baugleich oder ähnlich mit der ersten Ausführungsform und werden daher mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf eine nochmalige Beschreibung dieser Teile kann verzichtet werden; vielmehr wird auf die obige ausführliche Beschreibung verwiesen. Beachtenswert bei dieser Variante der Erfindung ist weiters, daß die innere Stopfschnecke 19' nicht ganz bis an ihr stromaufwärtiges Ende geschnitten ist, sondern dort in einen zylindrischen Schaft übergeht. Dadurch ragt die äußere Schnecke 4 nach hinten über die innere Schnecke hinaus und transportiert zunächst das zugeführte Kunststoffgut allein in Richtung Austragsöffnung.
In den Figuren 7 bis 9 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die der zweiten Ausführungsform ähnelt, mit den Unterschieden, daß die Beschickung am Zentrum der Basis des Behälters 2 erfolgt, daß die wiederum mit der Schnecke 19" des nachgeschalteten Extruders 17' einstückig ausgebildete innere Stopfschnecke 19' der Vorrichtung nur geringfügig von der äußeren Stopfschnecke überragt wird und daß der Extruder 17' mit einer mantelseitigen Schmelzenaustrittsöffnung versehen ist, was bedingt, daß die Extruderschnecke in ihrem Endbereich mit einer gegenläufigen Schneckenwendel versehen ist, die über den Austrittsbereich hinaus gelangendes Material wieder zurückführt. Da das komprimierte Kunststoffgut im Extruder eine gewisse Schmierwirkung ausübt, ist es speziell bei dieser Ausführungsform wichtig, daß der Extruder stets mit Kunststoffgut gefüllt ist, wozu die erfindungsgemäße Vorrichtung im Gegensatz zum Stand der Technik imstande ist. Allenfalls können auch mehrere Kunststoffaufbereitungsvorrichtungen gemäß der Erfindung mit einem Extruder kombiniert werden, um die ausreichende Materialzufuhr sicherzustellen. Die übrigen Teile dieser Ausführungsform sind im wesentlichen baugleich zu den obigen Ausführungsformen, weshalb auf eine wiederholende Beschreibung verzichtet werden kann.
Bei den bisher dargestellten Ausführungsformen der Erfindung war die äußere Stopfschnecke stets koaxial mit der inneren Stopfschnecke. In der in den Figuren 10 und 11 dargestellten Variante schließt die Drehachse des drehbaren Behälterteils 2', an dessen Innenwand sich die äußere Schneckenwendel 4' befindet, mit der Drehachse der inneren Stopfschnecke 19', die mit der Extruderschnecke 19 einstückig ausgebildet ist, einen spitzen Winkel ein, wobei die untere Erzeugende des Behälterteils 2' parallel zur Drehachse der Schnecke 19' verläuft. Auf diese Weise entsteht oberhalb der Schnecke 19' ein vergrößerter Beschickungsraum, was insbesondere bei Beschickung mit sehr locker gepacktem Material höhere Materialdurchsätze erlaubt. Die Beschickung erfolgt dabei über die Rutsche 21.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, ist jedoch nicht darauf beschränkt, sondern ihr Schutzbereich wird ausschließlich durch die folgenden Patentansprüche bestimmt.

Claims (25)

  1. Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut, bestehend aus einem Behälter mit einer Beschickungsöffnung zur Zuführung von Kunststoffgut und einer Austragsöffnung für aufbereitetes Kunststoffgut zum Anschluß an einen nachgeschalteten Extruder mit stirn- oder mantelseitiger Füllöffnung, wobei im Behälter (2) zumindest eine erste Schnecke (7,8;19') mit einem Kern (7) und darauf ausgebildeter Schneckenwendel (8) wenigstens teilweise innerhalb mindestens einer zweiten, hohlen Schnecke angeordnet ist, deren Schneckenwendel (4,4') an der Innenwand eines hohlen Schneckenkörpers (2,2') ausgebildet ist, und beide Schnecken solcherart drehbar antreibbar sind, daß sie Kunststoffgut zur Austragsöffnung (6) des Behälters fördern, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Freiraum zwischen den beiden Schnecken zur Austragsöffnung des Behälters hin verringert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schnecken gleichsinnige Schneckengänge aufweisen und gleichsinnig drehbar sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schnecken gegensinnige Schneckengänge aufweisen und gegensinnig drehbar sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderrichtungen der beiden Schnecken zwischen der Waagrechten und der nach unten weisenden Lotrechten liegen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der beiden Schnecken (8,19';4) zusammenfallen.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der beiden Schnecken (19',4') miteinander einen spitzen Winkel bilden.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachsen der beiden Schnecken parallel und im Abstand zueinander verlaufen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Teil (2) des Behälters den Körper der äußeren Schnecke bildet, an dessen Innenwand die Schneckenwendel (4) ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem drehbaren Behälterteil (2) und der Austragsöffnung (6) ein starrer Behälterteil (5) vorgesehen ist, an dessen Innenwand, vorzugsweise gewundene, Nuten (15) ausgebildet sind.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (15) zur Austragsöffnung (6) hin konisch zusammenlaufen und bzw. oder sich die Nuttiefe zur Austragsöffnung hin verringert.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schnecke (7,8;19') zur Austragsöffnung hin kernprogressiv verläuft bzw. sich ihre Gangtiefe verringert und bzw. oder sich ihre Steigung verringert.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand des Körpers der äußeren Schnecke zur Austragsöffnung hin konisch zusammenläuft.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gangtiefe der äußeren Schnecke (4,4') im Verlauf von der Beschickungsöffnung (3) zur Austragsöffnung (6) verändert.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Gangtiefe der äußeren Schnecke im Verlauf von der Beschickungsöffnung zur Austragsöffnung zunächst erhöht und anschließend wieder verringert.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Motors einer nachgeschalteten Extruderschnecke regelbar ist, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit und vice versa zur Folge hat.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehgeschwindigkeit der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke in Abhängigkeit der Stromaufnahme ihres jeweiligen Antriebsmotors regelbar ist, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Drehgeschwindigkeit und vice versa zur Folge hat.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffgutzufuhrrate zur Beschickungsöffnung der Vorrichtung in Abhängigkeit der Stromaufnahme des Antriebsmotors der äußeren und bzw. oder der inneren Schnecke und bzw. oder einer nachgeschalteten Extruderschnecke regelbar ist, wobei eine erhöhte Stromaufnahme eine Verringerung der Zufuhrrate und vice versa zur Folge hat.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schnecke (19') koaxial mit der Schnecke (19,19") eines nachgeschalteten Extruders (17,17') gekoppelt ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Schnecke (19') einstückig mit der Schnecke (19,19") eines nachgeschalteten Extruders ausgebildet ist.
  20. Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die kombinierte Anordnung aus innerer Schnecke und Extruderschnecke zur Düsenöffnung des Extruders hin kernprogressiv verläuft bzw. sich ihre Gangtiefe verringert und bzw. oder sich ihre Steigung verringert.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß ein der Vorrichtung nachgeschalteter Extruder im Einzugsbereich eine mit Nuten versehene Buchse (20) aufweist.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten in Förderrichtung konisch zusammenlaufen und bzw. oder sich ihre Tiefe verringert.
  23. Anlage, bestehend aus einer Vorrichtung zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut nach einem der Ansprüche 1 bis 22, die mit einem Doppelschneckenextruder mit gleichsinnig oder gegensinnig drehenden Extruderschnecken zusammengeschaltet ist.
  24. Anlage, bestehend aus mindestens zwei Vorrichtungen zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 21 und 22, die mit einem Extruder zusammengeschaltet sind, wobei die Vorrichtungen zur Aufbereitung von Kunststoffgut im Einzugsbereich des Extruders um einen Teil des Schneckenumfangs angeordnet sind.
  25. Anlage, bestehend aus mindestens zwei Vorrichtungen zur Aufbereitung von, insbesondere thermoplastischem, Kunststoffgut nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 21 und 22, die mit einem Extruder zusammengeschaltet sind, wobei die Vorrichtungen zur Aufbereitung von Kunststoffgut hintereinander in Förderrichtung der Extruderschnecke angeordnet sind.
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